• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.460-469
• /
• 2010

To develop coal gasfication system, many studies have been actively conducted to describe the simulation of steady state. Now, it is necessary to study the gasification system not only in steady state but also in dynamic state to elucidate abnormal condition such as start-up, shut-down, disturbance, and develop control logic. In this study, a model was proposed with process simulation in dynamic state being conducted using a chemical process simulation tool, where a heat and mass transfer model in the gasifier is incorporated, The proposed model was verified by comparison of the results of the simulation with those available from NETL (National Energy Technology Laboratory) report under steady state condition. The simulation results were that the coal gas efficiency was 80.7%, gas thermal efficiency was 95.4%, which indicated the error was under 1 %. Also, the compositions of syngas were similar to those of the NETL report. Controlled variables of the proposed model was verified by increasing oxygen flow rate to gasifier in order to validate the dynamic state of the system. As a result, trends of major process variables were resonable when oxygen flow rate increased by 5% from the steady state value. Coal flow rate to gasifier and quench gas flow rate were increased, and flow rate of liquid slag was also increased. The proposed model in this study is able to be used for the prediction of gasification of various coals and dynamic analysis of coal gasification.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
• /
• pp.353-355
• /
• 2008

최근 석탄 가스화 기술은 화석연료인 석탄을 기존의 공해물질 발생을 90%이상 줄이면서 고효율로 활용할 수 있는 방법으로 각광받고 있다. 본 연구는 습식 석탄 가스화기에서 가스화의 핵심적인 요소인 버너의 분무 관계 분야에 대한 분무 특성 및 무화성능을 높일 수 있는 분무기의 구조 및 운전 조건 등을 제시 할 목적으로 분무 시 내부를 관찰 할 수 있는 아크릴을 이용하여 내부 혼합식 버너를 제작하였다. 미립화 특성을 파악하기 위하여 $O_2$/Fuel Ratio 및 버너의 내부 혼합 방식, 분사각도, 각 분사 높이에 따른 미립화 특성을 관찰하였으며, 입도 분석은 심파텍사의 입도 분석기를 이용하여 측정하였다. 내부 혼합식 버너의 입도는 분사 각도와 $O_2$/Fuel Ratio에 따라서 변화하는 경향을 나타냈으며, 공급되어지는 Fuel은 석탄 슬러리와 물을 이용하여 각각의 입도를 측정하였다. slurry의 공급량이 고정된 상태에서 산소 공급량이 증가함에 따라 미립화도는 증가하는 경향을 나타내었으며, 슬러리 공급량과 산소 공급량이 동일한 경우 버너의 분사 각도에 따라 미립화도가 다르게 나타나는 특성을 관찰하였다.

• 에너지공학
• /
• 제12권1호
• /
• pp.58-64
• /
• 2003

1톤/일급 분류층 가스화기를 사용하여 국내 정유공장에서 발생하는 중질잔사유를 1,000~1,20$0^{\circ}C$의 온도 조건과 3kg/$\textrm{cm}^2$의 압력조건에서 가스화 시켜 CO, H$_2$, $CO_2$, 메탄의 합성가스 발생 농도 변화와 탄소전환율, 냉가스효율을 고찰하였다. 실험 결과 중잔유 공급량 31 /kg/hr인 조건에서 H$_2$ 최대 45%, CO 최대 26%인 가스농도를 보여주었으며, 시료 공급량 20 kg/hr, 산소/시료비가 1.2인 조건에서 탄소전환율은 최대 87%, 냉가스효율은 최대 68%를 얻을 수 있었다. 가스화기 운전의 가장 중요한 변수인 산소량의 변화에 따른 합성가스 농도의 변화는 수소성분의 증가율이 CO와 $CO_2$에 비해 높았으며, 산소/시료비가 0.6에서 1.2로 변화하는 동안 가스화기의 온도는 11$0^{\circ}C$ 정도 증가하였다. 또한, 가스화기 온도 증가에 따른 메탄농도의 감소폭은 온도가 높을수록 컸으며, 메탄농도와 가스화기 온도간에는 가스화기 온도를 유추할 수 있는 상관관계가 있었다.

• 한국수소및신에너지학회논문집
• /
• 제21권5호
• /
• pp.425-434
• /
• 2010

Integrated gasification combined cycle (IGCC) is an efficient and environment-friendly power generation system which is capable of burning low-ranked coals and other renewable resources such as biofuels, petcokes and residues. In this study some process modeling on a conceptual entrained flow gasifier was conducted using the ASPEN Plus process simulator. This model is composed of three major steps; initial coal pyrolysis, combustion of volatile components, and gasification of char particles. One of the purposes of this study is to develop an effective and versatile simulation model applicable to numerous configurations of coal gasification systems. Our model does not depend on the hypothesis of chemical equilibrium as it can trace the exact reaction kinetics and incorporate the residence time calculation of solid particles in the reactors. Comparisons with previously reported models and experimental results also showed that the predictions by our model were pretty reasonable in estimating the products and the conditions of gasification processes. Verification of the accuracy of our model was mainly based upon how closely it predicts the syngas composition in the gasifier outlet. Lastly the effects of change oxygen are studied by sensitivity analysis using the developed model.

• 에너지공학
• /
• 제22권2호
• /
• pp.96-104
• /
• 2013

석탄가스화 기술은 청정석탄에너지 기술 중에서 아주 중요한 대안으로 인식되고 있으며, 이에 전 세계적으로 차세대 석탄가스화기라고 할 수 있는 고효율 저비용 석탄가스화기를 개발하고 있다. 본 연구에서도 이러한 목적의 달성을 위하여 저비용으로 구현이 가능한 컴팩트 석탄가스화기를 개발하고 있으며, 다수개의 공급부로 이루어진 일체형 이중선회형 버너를 개발하였다. 개발된 버너의 가스화 운전조건을 확보하기 위하여 미분탄 분배기와 함께 기존의 석탄가스화기 몸체에 설치하여 가스화 실험을 수행하였다. 인도네시아산 아역청탄인 ABK 탄을 사용하여 1.5톤/일의 파일럿 규모로 $6.4{\sim}7.2kg/cm^2$, $1170{\sim}1300^{\circ}C$ 조건에서 운전을 수행하였다. 우선 성능평가보다는 안정적인 가스화기 운전조건을 확보하는데 중점을 두었다. 그 결과, 안정적인 운전조건에서 탄소전환율은 84.0%, 냉가스 효율 52.1%를 확보할 수 있었다.

• 에너지공학
• /
• 제8권1호
• /
• pp.127-136
• /
• 1999

Bench Scale급 기류층 석탄가스화기에서 배출된 슬form의 특성을 파악하기 위해서 Drayton 석탄과 Kideco 석탄으로부터 생성된 슬래그의 조성, 형상, 잔존탄소함량 및 중금속 성분들을 분석하였다. Drayton 석탄 슬래그의 형상은 표면이 매끄럽고 단단하며 다공성을 띄면서 crack이 거의 없고 결정구조가 비정형인 반면에, Kideco석탄 슬래그의 경우는 표면이 거칠고 crack이 상당히 많이 존재하며 주결정상은 pyroxene과 anorthnite 등으로 이루어져있다. 슬래그의 재활용시 판단 기준이 되는 잔존탄소함량은 두 대상탄 모두 1% 이하를 나타내어 재활용이 가능하며, 슬래그의 용출수 분석결과 석탄중에 함유된 중금속은 슬래그중에 용융되어 안정한 화합물로 존재하므로 중금속 유출로 인한 2차적인 환경오염 문제는 없을 것으로 판단된다.

• 신재생에너지
• /
• 제3권4호
• /
• pp.90-97
• /
• 2007

Gasification has been regarded as a very important technology to decrease environmental pollution and to obtain higher efficiency. The coal gasification process converts carbon containing coal into a syngas, composed primarily of CO and $H_2$. And the coal syngas can be used as a source for power generation or chemical material production. This paper illustrates the opeartion characteristics and results of pilot-scale coal syngas production facilities. The entrained-bed pilot scale coal gasifier was operated normally in the temperature range of $1,300{\sim}1,400^{\circ}C,\;2{\sim}3kg/cm^2$ pressure. And Indonesian KPC coal produced syngas that has a composition of $46{\sim}54%\;CO,\;20{\sim}26%\;H_2,\;and\;5{\sim}8%\;CO_2$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.429-432
• /
• 2007

Gasification has been regarded as a very important technology to decrease environmental pollution and to obtain higher efficiency, The coal gasification process converts carbon containing coal into a syngas, composed primarily of CO and $H_2$. And the coal syngas can be used as a source for power generation or chemical material production. This paper illustrates the operation characteristics and results of pilot-scale coal syngas production facilities. The entrained-bed pilot scale coal gasifier was operated normally in the temperature range of $1,300{\sim}1,400^{\cdot}C$, $2{\sim}3kg/cm^2$ pressure. And Indonesian KPC coal produced syngas that has a composition of $46{\sim}54$% CO, $20{\sim}26$% $H_2$, and $5{\sim}8$% $CO_2$.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
• /
• pp.453-456
• /
• 2007

감압 증류 후 생성되는 중질유의 고도화를 위하여 코킹 공정을 거친 후 정유 부산물로 생성되는 열적으로 매우 안정하고, 높은 발열량을 갖는 반면 황, 바나듐 함량이 높은 석유코크스의 효과적인 이용을 위하여 본 연구에서는 가스화 공정을 적용하였다. 1T/D 용량의 분류층 가스화기를 이용하여 유연탄(drayton coal), 석유코크스, 또는 혼합한 경우의 가스화 성능을 알아보았으며, 각각의 경우에 대하여 비교하여 보았다. 높은 열 안정성을 갖는 석유코크스의 효과적인 가스화를 위하여 반응기 내 체류시간 및 버너 노즐 변경에 따른 가스화 성능 개선을 시도하였으며, 이때의 온도, 산소/원료 공급량 조건에 따른 생성가스 성분 및 탄소전환율, 냉가스효율 변화 특성을 알아보았다. 버너 노즐 구경 변경으로 인한 슬러리의 미립화를 통하여 향상된 탄소전환율 및 냉가스효율을 얻을 수 있었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.131.1-131.1
• /
• 2010

This study was conducted for engineering optimization for the gasification process which is the key factor for success of Taean IGCC gasification plant which has been driven forward under the government support in order to expand to supply new and renewable energy and diminish the burden of the responsibility for the reduction of the green house gas emission. The gasification process consists of coal milling and drying, pressurization and feeding, gasification, quenching and HP syngas cooling, slag removal system, dry flyash removal system, wet scrubbing system, and primary water treatment system. The configuration optimization is essential for the high efficiency and the cost saving. For this purpose, it was designed to have syngas cooler to recover the sensible heat as much as possible from the hot syngas produced from the gasifier which is the dry-feeding and entrained bed slagging type and also applied with the oxygen combustion and the first stage cylindrical upward gas flow. The pressure condition inside of the gasifier is around 40~45Mpg and the temperature condition is up to $1500{\sim}1700^{\circ}C$. It was designed for about 70% out of fly ash to be drained out throughout the quenching water in the bottom part of the gasifier as a type of molten slag flowing down on the membrane wall and finally become a byproduct over the slag removal system. The flyash removal system to capture solid particulates is applied with HPHT ceramic candle filter to stand up against the high pressure and temperature. When it comes to the residual tiny particles after the flyash removal system, wet scurbbing system is applied to finally clean up the solids. The washed-up syngas through the wet scrubber will keep around $130{\sim}135^{\circ}C$, 40~42Mpg and 250 ppmv of hydrochloric acid(HCl) and hydrofluoric acid(HF) at maximum and it is turned over to the gas treatment system for removing toxic gases out of the syngas to comply with the conditions requested from the gas turbine. The result of this study will be utilized to the detailed engineering, procurement and manufacturing of equipments, and construction for the Taean IGCC plant and furthermore it is the baseline technology applicable for the poly-generation such as coal gasification(SNG) and liquefaction(CTL) to reinforce national energy security and create new business models.